常時オンの分散プロセッシングを可能にするFPGA：メモリとDSPを増加

ラティスセミコンダクターは、2016年12月12日に発表したモバイル機器市場向けのFPGA「iCE40 UltraPlus」の説明会を開催した。従来品と比較して、多くの機能を新たに追加。常時オン接続で複数のセンサーバッファを、低消費電力で実現することが可能という。

[庄司智昭，EE Times Japan]

モバイル機器やIoTエッジデバイスに

　ラティスセミコンダクターは2016年12月20日、同年12月12日に発表したFPGAの新製品「iCE40 UltraPlus」（以下、UltraPlus）の説明会を開催した。主にモバイル機器市場に向けて、同社が展開してきた「iCE40 Ultra」ファミリー。UltraPlusは、従来シリーズと比較して機能を増やした製品となっている。

　最大5000LUTのロジック領域を持ち、1MビットのRAMを新たに内蔵、DSPを8個に増やした。従来シリーズ「iCE40 Ultra」と比較すると、メモリ容量は8倍、DSP数は2倍である。待機時の消費電流は35μA未満。パッケージサイズ2.15×2.55mmのCSP品（0.4mmピッチ）と、7mm角のQFNパッケージ品（0.5mmピッチ）をそろえた。

「iCE40 UltraPlus」 （クリックで拡大） 出典：ラティスセミコンダクター

　また、I²CやVGIO、SPI、MIPI-DPHYなどのI／Oも新たにサポートした。これにより、モバイル機器やIoTエッジデバイスで求められる、常時オン接続で複数のセンサーバッファを、低消費電力で実現することが可能になるという。

ローカルで演算する「DHP」

陳英仁氏

　同社のアジアパシフィック地域 事業開発担当シニアマネジャーを務める陳英仁氏は、システムアーキテクチャのトレンドについて次のように言及する。スマートフォンやウェアラブル端末などのモバイル機器は、搭載するセンサーからリアルタイムにデータを得られるため、常時オンの状態でいる必要がある。そのときに課題となるのが消費電力だ。

　また、1つの機器に搭載するセンサーが増える中、データ処理時間を短くするために高速なI／Oが採用されているため、演算の要求も高まっている。これらの課題に対して、陳氏は「iCE40 UltraPlusは、理想的なソリューション」と語る。

　同社はセンサーから得られたデータをクラウドではなく、ローカルで演算するアプローチ「DHP：Distributed Heterogeneous Processing」を進めている。DHPでは、繰り返す数値処理タスクを、エネルギー効率の優れたDSPで実行することで、アプリケーションプロセッサの負荷を低減する。これにより、アプリケーションプロセッサを長時間スリープモードに保ち、システムの消費電力削減するといったアプローチだ。

　iCE40 UltraPlusはメモリ容量を8倍、DSPの個数を2倍にしたことで、ローカル処理で低レイテンシで電力効率の高いシステムを開発可能。陳氏は「MCUで良いのではという声もあるかもしれない。しかし、MCUが十分な数のI／Oがなく、複数のセンサーを同時にサンプリングできない。当社のFPGAでは、これらの課題も解決できる」と語る。

左＝DHPのアプローチ／右＝柔軟なI／Oハブ （クリックで拡大） 出典：ラティスセミコンダクター

　評価用サンプルとボードは既に発売済み。価格は、機能を多く追加したため従来シリーズよりは高いが、「モバイル機器向けに対応できる価格」（陳氏）としている。開発環境は「iCEcube2」、製造プロセスはTSMC 40nmプロセスを採用している。